刘绘龙,孙文森,刘亚雄,刘彦普,吴艳,蒋耀军

(1.郑州大学第一附属医院医学3D打印中心,450052,郑州;2.西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,710049,西安;3.季华实验室,528000,广东佛山;4.中国人民解放军空军军医大学口腔医院,710032,西安;5.郑州大学第一附属医院放射科,450052,郑州)

聚醚醚酮(PEEK)作为新一代骨修复重建材料,具有良好的生物相容性以及与患者骨骼相近的弹性模量,能有效避免金属植入物的应力遮挡导致的骨萎缩[1-5]。个体化是骨科植入物重要的发展方向,只有个体化植入物才能实现更精准的骨修复重建[6-9]。目前,增材制造(3D打印)是公认的制造个体化植入物最有效的方法,能避免数控加工导致的材料浪费[10-13]。但3D打印目前普遍存在制件力学性能差的问题,力学性能无法达到传统工艺制件的力学性能,限制了3D打印的PEEK植入物在骨修复领域的应用[14-16]。

采用光固化3D打印制造注塑模具,实现植入物的个体化外形,通过传统注塑工艺实现植入物的力学性能。这种方法既保留了传统工艺的制件力学性能优势,又结合了3D打印擅长构建复杂、个体化结构的优势。本文在文献[17]提出复合工艺方法的基础上进一步进行了精度实验测试和分析研究。

1 光固化树脂模具保形能力

采用软化温度较低的光敏树脂模芯注塑熔点达到343 ℃的PEEK植入物,最大问题是注塑过程中模芯产生变质和软化导致的模腔变形问题[18-20]。为了评估树脂模芯在注塑PEEK过程中抵抗变形的能力,选用3种不同热变形温度的树脂材料,制造注塑模芯并进行注塑实验,树脂材料参数如表1。……